La Nasa invierà sulla Luna un trio di rover grandi come un bagaglio a mano. Il progetto Cadre è stato ideato per dimostrare che più robot possono cooperare ed esplorare insieme in modo autonomo. Credito: Nasa
«Tutti per uno, uno per tutti!». Potrebbe essere il motto del trio di piccoli rover Nasa che, ormai prossimi al lancio, esploreranno la Luna in sincronia tra loro. Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory (Jpl), nel sud della California, hanno da poco terminato l’assemblaggio dei nuovi robot a quattro ruote e li hanno sottoposti a una serie di test per garantirne la sopravvivenza durante l’arduo viaggio nello spazio e, una volta arrivati a destinazione, all’inesorabile ambiente lunare.
Il trio fa parte di Cadre (Cooperative Autonomous Distributed Robotic Exploration), un progetto della Nasa per l’esplorazione robotica cooperativa autonoma: come suggerisce il nome, punta ad avere dei rover capaci di muoversi e interagire tra loro in modo indipendente e, a differenza di altri rover semi-automi, senza il contributo diretto del centro di controllo sul nostro pianeta. Sono piccoli rover a energia solare, delle dimensioni di un bagaglio a mano, ideati per perlustrare aree della Luna potenzialmente pericolose per gli astronauti, come ad esempio la regione Reiner Gamma – nel mare più grande della Luna, l’Oceanus Procellarum –, soggetta a intensi fenomeni di magnetismo. I rover e le componenti hardware associate saranno installati su un lander lunare e trascorreranno le ore di luce di un giorno lunare – l’equivalente di circa 14 giorni sulla Terra – conducendo esperimenti di esplorazione, mappatura e utilizzo di radar a penetrazione del suolo, per scrutare sotto la superficie del nostro satellite naturale.
Quella dei rover per l’esplorazione lunare è una storia lunga, ma se il progetto Cadre avrà successo le missioni future potranno includere intere squadre di robot per effettuare misurazioni scientifiche simultanee e distribuite. Per ora, gli ingegneri stanno sottoponendo i rover agli ultimi test, eliminando i bug per completare l’hardware e preparando l’integrazione con il lander. «Sono stati mesi di test, quasi 24 ore su 24, ma il duro lavoro del team sta dando i suoi frutti. Ora sappiamo che questi rover sono pronti a mostrare ciò che una squadra di piccoli robot spaziali può realizzare combinandosi insieme», dice Subha Comandur, project manager di Cadre presso il Jpl.
L’elenco dei test effettuati è lungo. I più “brutali” sono quelli sulle condizioni ambientali estreme, per garantire che i rover siano in grado di resistere alle strade impervie sul suolo lunare. Altre simulazioni includono camere a vuoto termico che simulano le condizioni di assenza d’aria dello spazio e le sue estreme temperature calde e fredde. Inoltre, l’hardware viene fissato a uno speciale e brusco “tavolo vibrante”, per assicurarsi che possa sopportare le sollecitazioni meccaniche che lo attendono. «Questo è ciò che facciamo ai nostri rover: li “agitiamo” per simulare il lancio del razzo stesso e li “cuociamo” per simulare le temperature estreme dello spazio», spiega Guy Zohar, responsabile del sistema di volo al Jpl. Gli ingegneri hanno anche eseguito test ambientali su tre elementi hardware montati sul lander: una stazione base con cui i rover comunicheranno tramite radio in rete, una telecamera per seguire le attività dei rover e i sistemi di dispiegamento che caleranno i rover sulla superficie lunare tramite un cavo in fibra alimentato da una bobina motorizzata. Successivamente, l’hardware verrà spedito a Intuitive Machines, l’azienda della Nasa che opera per il programma lunare commerciale, per poi essere installato su un lander Nova-C che verrà lanciato su un razzo Falcon 9 di SpaceX dal Kennedy Space Center della Nasa, in Florida.
L’elenco dei test è ampio, ma i più impegnativi prevedono condizioni ambientali estreme per garantire che i rover possano resistere ai rigori della strada da percorrere. Crediti: Nasa
Nel frattempo, il team che si occupa del software di autonomia cooperativa di Cadre ha portato versioni in scala dei rover nel sabbioso e roccioso Mars Yard – un terreno di prova all’aperto ricreato al Jpl per simulare una varietà di terreni planetari. Con il software di volo e le capacità di autonomia a bordo, questi modelli di rover hanno dimostrato di poter raggiungere gli obiettivi chiave del progetto “spostandosi” in formazione. Di fronte a ostacoli imprevisti, hanno modificato i loro piani e i loro movimenti agendo in gruppo, condividendo mappe aggiornate e pianificando nuovi percorsi alternativi in maniera coordinata. E senza lasciare indietro i robot “compagni”: quando la carica della batteria di un rover si è esaurita, il resto della squadra ha fatto una pausa per poter poi proseguire insieme.
Anche le “prove su strada” sono andate a buon fine. Il progetto ha condotto diversi test di guida di notte, sotto grandi lampade ad alta illuminazione, in modo che i rover potessero sperimentare ombre estreme e condizioni di luce simili a quelle che incontreranno durante il giorno lunare. In più, su un terreno di consistenza diversa dalla superficie lunare, più scivoloso, i robot sono usciti dalla formazione, scombinando l’allineamento iniziale. Poi si sono fermati, si sono riadattati e hanno proseguito il percorso previsto.
«Saper gestire le sorprese è fondamentale, per l’autonomia. La forza del nostro progetto è proprio questa: i robot sono capaci di rispondere agli imprevisti, si riorganizzano e procedono con successo», conclude Jean-Pierre de la Croix del Jpl, responsabile scientifico del progetto Cadre e dei processi di automazione. «Abbiamo fatto del nostro meglio per prepararci, testando insieme software e hardware in varie situazioni. Andremo sulla Luna, è chiaro che dovremo saper affrontare incognite e fuori-programma».
Guarda il video del Jpl: